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智能交通卡口设计方案

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2020年4月19日
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高清治安卡口系统解决方案
一、系统背景
高清治安卡口系统，是一种新型智能交通系统，主要用于城市道路或高速公路出入口、收费站等治安卡口及重点治安地段的全天候实时检测与记录，结合高清摄像机的高清晰照片特性，使卡口抓拍效果得到质的提升。能够清晰分辨车牌的同时也能清晰看清车内前排座的详细情况，包括人的脸部特征，将城区形成一个治安包围圈，确保社会安全。
二、系统简介
该系统采用当前最可靠的地感线圈检测模式，当车辆经过地感线圈时，系统自动实时捕获一幅经过车辆的图像采用Microview品牌千兆网GE系列高清晰摄像机进行前端的车辆抓拍，图像分辨率达到145万像素，并直接输出JPEG压缩格式的高清晰图片。图像中能够用肉眼清楚的分辨车辆的颜色、特征、车牌的号码、颜色、司乘人员的面部特征，白天能清晰识别车辆牌照及整个车身的特征情况，晚上能克服车辆迎头拍摄的前大灯眩光问题，夜间车辆牌照及整个车身特征同样清晰。
上位机软件提供：
图像处理、图像存储、图像查询、牌照识别、前端设备设置、系统运行监控、系统数据库维护、设备维护等功能。
由于本系统采用了先进的专业抓拍设计的千兆网相机MVC2900DAC GE，从上位机到摄像机段只需一根电源线和一根网线（六类线），传输距离远，使得系统具有组成结构简洁、实现系统功能直接、系统响应迅速等特点，与传统的系统相比较有明显的优势。
三、系统设计
1、系统结构
治安卡口系统，主要有：前端路口抓拍系统（也称前端系统）、网络传输部分、中心管理系统三大部分组成。

2、系统工作原理
车辆经过地感线圈时，车辆检测器检测到车辆经过的信号，将其输入至控制主机，计算出车辆速度，并将抓拍信号发送给摄像机，从而控制摄像机进行抓拍，摄像机将抓拍到的图片传输到控制主机（即工业计算机）上，再传输至中心服务器。
3前端系统说明
3.1前端设计
高清治安卡口系统采用城际卡口和测速点卡口相结合的方式，其工程参数如下：
工程参数
详细内容
是否测速
是
线圈个数
2个
闪光灯个数
2只
线圈间距
6m
触发线圈和摄像机的距离
21-23m
立杆类型
摄像机采用横杆，闪光灯采用竖杆
线圈尺寸
2.5m*2m
闪光灯杆和触发线圈的距离
约3m

3.2系统组成
前端系统设置在各卡口，用于对所有来往车辆进行监控与记录。系统全天候地对过往的每一辆车进行车牌识别、速度检测、黑车库比对、图像抓拍保存，实时将相关信息传输回系统中心，并实现本地监控报警功能。
4、典型应用系统
从实际应用的经验中我们总结出，卡口有以下三种，测速点，城际卡口，市际卡口(治安卡口)。这三种卡口从软硬件子系统上来说是一致的，只是工程安装上略有不同。测速点因为对人的面部征要求不高，因此能够两个车道共用一个相机，而市际卡口一般只是一个车道，对人的面部特征要求较高，因此要有好的光源补充。现分别对以下三个系统做简单介绍。
4.1测速卡口
测速卡口，是指安装在城区各主要干道或者高速公路上，将过往车辆速度检测出来，对于超速行驶的车辆实现报警。系统采用双地感线圈对经过车辆进行测速，抓拍所有经过车辆的图像信息，并对超速车辆进行后台处理。测速卡口需要两个线圈，一个测速线圈，一个触发线圈。与以往普通测速卡口相比，网络高清晰相机分辨率高达1392*1040，足以一个相机监管两个车道。
4.2城际卡口
城际治安卡口是指安装在城区内，用于车辆出城监控、嫌疑车辆围捕抓逃。城际治安卡口能够采用单线圈和双线圈两种模式（用户可选），其中单线圈模式不能测速，双线圈模式能够附带测速卡口功能。城际治安卡口像机架放在一定高度，离抓拍线圈特定距离的横杆上；闪光灯挂于一定高度，离抓拍线圈特定距离的横杆上。与一般普通卡口不同，闪光灯是倒挂于横杆上，这样有利于光照角度。城际治安卡口，采用一个车道对应一个相机，利用相机的高分辨率，使抓拍下来的车辆图片，不但能够看清楚整车车况、车牌，而且能清晰看见司机和副驾驶座位人员面部特征。一个车道用两个闪光灯，加强光的照度，两个闪光灯不同角度照向车道，减少司机面部阴暗面。
4.3市际卡口
市际治安卡口，是指安装在城市与城市之间的交界处，主要用于车辆出城登记，嫌疑车辆布控。市际治安卡口，由于现场与收费站类似因此采用单线圈模式。市际治安卡口像机架设与测速卡口和城际治安卡口不同，相机架设于立于车道侧面离线圈特定距离的竖杆上，闪光灯架设于车道侧面特定的竖杆上。闪光灯杆和相机杆必须在同一侧面。一个车道用一个网络高清晰相机和两个高频闪光灯。拍摄下来的图片车牌、整车车况和司机面部十分清晰。

5、主设备或软件技术参数和性能
5.1网络摄像机
MVC2900DAC高清晰摄像机是一款针对交通领域研发的千兆网系列产品。该产品采用高分辨率、高感光度CCD芯片传感器，提供外部拍摄触动控制端口补光灯控制同步接口，其拍摄、处理、存储、传输一体化设计，极大的提高了整机的实用性、可靠性、和高速响应能力。

u      传输方式： 千兆以太网（无Hub，100m）
u      幅 面： 1392*1040
u      采样位数： 10bit/14bit
u      最高帧率： 15fps
u      动态范围： 58dB(10bit)/65dB(12bit)
u      象元尺寸： 4.65μm*4.65μm
u      光学尺寸： 2/3英寸
u      最小照度： 0.1 lux
u      采集方式： 连续采集，异步复位
u      快门方式： 电子快门
u      快门速度： 1/30～1/6 秒，连续可调
u      镜头接口： C/CS
u      CPU占用： < 1%（传输）
u      供电方式： 单独+12V供电
u      工作温度： 0°C～ 50°C
u      扩展功能： 闪光灯控制输出，用户触发输入，长时间积分控制输入，看门狗。

MVC2900DAC提供如下功能：
Ø       图像抓拍
MVC2900DAC针对ITS系统的需求，提供了多路内部光藕隔离的拍摄信号输入，极大的减小了抓拍延时使系统组成变的简易，提高了系统的可靠性；提供两路光藕隔离的补光灯同步驱动，交替或同时触发外置补光灯，用此保证了闪光与拍摄的同步和高速。
Ø       自愈功能
受到外界干扰而导致系统非正常工作时，可自动复位恢复。当相机电源中断或网络断开，恢复正常时相机可继续工作。
Ø       高速连拍响应
启动拍摄后，在1秒内能够连续拍摄2张图片，而且在每次拍照后，设备主动将本机地址、路口信息、拍照张数等文件传回主机。
Ø       高分辨率图像
MVC2900DAC的分辨率（1392×1040），达145万像素，可清晰拍摄2条标准宽度车道中的车辆，并可看清楚位于拍摄区的车牌照。
Ø       两种拍摄方式
支持外部信号触动拍摄和软件触发信号拍摄两种拍摄方式两次拍摄的最小间隔可达0.03秒。
Ø       自动图像压缩
拍摄图像后自动压缩为JPEG格式的文件，也可选择存为BMP或者RAW格式。
Ø       方便的参数查询与设置
经过参数设置软件可方便的对MVC2900DAC各项参数进行现场及远程的查询修改和设置。参数包括：网络参数，抓拍参数，图像参数，视频参数，系统参数。
Ø       智能化的触发逻辑处理
在监控多车道车辆时，支持触发端口与相机的多种逻辑映射，用来确定事件和车道及车辆间的关系。

Ø       镜头选择
MVC2900DAC前端采用C/CS型镜头接口，可安装各种CCTV FA（工业自动化）镜头。要求镜头中心和边缘分辨率达到100线对/mm以上，以保证图像高清晰解析力。推荐采用高线对，低变形的定焦镜头，以达到最清晰的图像抓拍效果。焦距范围的选择需根据拍摄目标距离设备的位置和拍摄所需视角范围进行选择。用户可根据需要选用COMPUTAR 或TAMRON等公司镜头产品（本次选用TAMRON公司的镜头）。MVC2900DAC其CCD传感器标称规格为1/2"，理论感光面尺寸为6.4×4.8mm，实际的感光面尺寸为6.554×4.915mm，可选用大于等于1/2"规格的镜头。
Ø       电源提供
MVC2900DAC供电采用单一DC12V直流电源供电，随机配备有12V直流适配器。
Ø       网络接口
当设备上电后，如果网络连通，网络端口上的绿色指示灯将点亮，如果网络未连通，则绿色指示灯不能点亮，根据设备上网络接口指示灯的状态能够判断网线接口是否连接牢固。

5.2车辆检测器
线圈感应车辆检测器，该产品具有应用范围广、二次开发等特点，可方便应用于各种交通检测系统。具有8级灵敏度调节、组合方便快捷。其主要性能参数有：
u      电源输入： 12V AC
u      电源频率：50Hz±5Hz
u      电源功率：<1W 
u      线圈电感：20μH～1000μH
u      频率范围：20kHz～130kHz
u      灵敏度ΔL/L： 0.01%～1.28% 
u      响应时间：<0.02s
u      信号输出：电平信号
u      保    护：线圈隔离输入
u      湿度：大于95%，无冷凝
u      工作环境：-30℃～+70℃
5.3闪光灯
闪光灯是专为智能交通领域应用的产品，主要性能指标如下:
u      闪光次数 >500万次
u      充电时间 <5ms